專利名稱：變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及供電系統(tǒng)，特別涉及用于抑制電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的低頻震 蕩的裝置。
技術(shù)背景由于電網(wǎng)安全關(guān)乎國計民生，近幾年來，美國、加拿大、俄羅斯等國家因大面積停電造成了嚴重的事故，我國于2006年7月，由于華中電網(wǎng)500 千伏線路故障跳閘，引起河南某電廠機組解列，導(dǎo)致華中電網(wǎng)低頻震蕩，造 成河南、湖北數(shù)千萬戶居民受到影響，全國政協(xié)常委、中國科學(xué)院院士、清 華大學(xué)教授盧強在全國政協(xié)會議上指出"我國電網(wǎng)目前仍然存在著低頻震蕩 的威脅，威脅存在一日，電網(wǎng)安全的警報就一日不能解除"。但在重負荷、弱 聯(lián)系的電力系統(tǒng)以及在采用快速勵磁、高增益電壓調(diào)節(jié)器的情況下，很容易 引起電力系統(tǒng)以阻尼不足為特征的低頻振蕩。為了抑制電力系統(tǒng)的低頻振蕩， 通常采用的方法是在發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)中增設(shè)一種稱為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 (PSS)的附加控制，采用轉(zhuǎn)速偏差、頻率偏差、加速功率偏差、電功率偏差中的一個信號或幾個信號(一般為兩個)作為勵磁調(diào)節(jié)器的附加輸入，以產(chǎn) 生阻尼力矩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，《電力系統(tǒng)穩(wěn)定器設(shè)計的一種新思路》 中提出了通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速偏差、電功率偏差比例系數(shù)的大小來抑制低頻振蕩， 在減弱電力系統(tǒng)的低頻振蕩、保證電網(wǎng)穩(wěn)定方面起到了積極的作用，但無法從根本上消除低頻振蕩；隨后出現(xiàn)了線性最優(yōu)勵磁控制、非線性勵磁控制的 控制方法，如公開號為CN1801569A的中國專利公開的"模糊式電力系統(tǒng)穩(wěn)定 器參數(shù)自尋優(yōu)方法與自尋優(yōu)裝置"中，就披露了一種通過檢測同步發(fā)電機轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速，兩者的轉(zhuǎn)速偏差作為輸入信號，確定模糊控制的數(shù)學(xué)結(jié) 構(gòu)，并利用自尋優(yōu)的控制裝置來提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，由于是通過引入發(fā) 電機的勵磁控制系統(tǒng)中來實現(xiàn)的，這些控制方法與裝置也只是衰減了低頻振 蕩，不能從根本上消除低頻振蕩。實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是針對以上不足而提供一種變電站用 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，該穩(wěn)定器能夠自動檢測電網(wǎng)的運行情況，當電網(wǎng)出現(xiàn)低頻 振蕩時，向電網(wǎng)注入反向的低頻功率，消除電力系統(tǒng)中的低頻電壓或低頻電 流，切斷低頻振蕩信號的傳播路徑，從而從根本上消除由于系統(tǒng)弱阻尼而產(chǎn) 生的低頻振蕩。本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，由檢測單元、低頻功率發(fā)生單元和輸出變壓器構(gòu)成，檢測單元與電網(wǎng)連接，檢測電網(wǎng)的電壓和電流信號，同時檢測輸出變壓器的電壓與電流；低頻功率發(fā)生單元連接在檢測單元與輸出變壓C之間，對檢測的信號進行處理，產(chǎn)生觸發(fā)的脈沖信號，并輸出抑制低頻震蕩所需的電流；輸出變壓器也與電網(wǎng)連接， 一則將輸出變壓器與電網(wǎng)隔離，二則進行電壓變換，保證安全的工作電壓。 檢測單元與電網(wǎng)并接。檢測單元由第一電流互感器、第二電流互感器和電壓互感器構(gòu)成，第一 電流互感器與輸出變壓器的一次側(cè)連接，用于檢測電網(wǎng)電流；第二電流互感 器和電壓互感器與輸出變壓器的二次側(cè)連接，用于檢測低頻功率發(fā)生單元的 輸出電流和電網(wǎng)電壓。檢測單元與電網(wǎng)串接，檢測單元為與輸出變壓器的一次側(cè)連接的第一電 流互感器。低頻功率發(fā)生單元由依次順接的信號采集電路、數(shù)據(jù)處理及脈沖觸發(fā)信 號產(chǎn)生電路、逆變電路和逆變電路輸出端的電感電容構(gòu)成，信號采集電路將 信號處理后，輸送給數(shù)據(jù)處理及脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生電路進行A/D轉(zhuǎn)換，跟蹤檢 測電網(wǎng)頻率的變化，當電網(wǎng)出現(xiàn)低頻功率振蕩時，產(chǎn)生消除電網(wǎng)低頻功率振蕩 的觸發(fā)脈沖，通過驅(qū)動逆變電路的通、斷來改變輸出電流的大小及頻率。輸出變壓器為三相變壓器或三個單相變壓器。本實用新型所能達到的有益效果是-1、 本實用新型的是通過當電網(wǎng)出現(xiàn)低頻(0.1 5.0Hz)電壓或低頻 (0.1~5.0Hz)電流信號時，向電網(wǎng)注入反向的低頻功率，從而從根本上消除低頻振蕩。2、 本實用新型不是裝設(shè)在發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)中，而是裝在變電站作為 一套獨立裝置使用，它與發(fā)電機的勵磁控制無關(guān)。3、 本實用新型可以單獨使用，也可與現(xiàn)有的裝設(shè)在發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng) 中的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)配合使用，以改進現(xiàn)有的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS) 只能減小而不能消除電力系統(tǒng)低頻振蕩的缺點。4、 由于發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)具有滯后效應(yīng)，因此通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁的電廠用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)跟蹤速度較慢；而本實用新型采用瞬時無功功率 理論來檢測低頻功率振蕩，無延時，跟蹤速度快。5、 本實用新型還能夠進行部分無功補償；在電網(wǎng)未出現(xiàn)低頻振蕩時，可用 于電網(wǎng)諧波濾除。


-圖1為本實用新型的邏輯方框圖。圖2為本實用新型并入電網(wǎng)使用時的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實用新型串入電網(wǎng)使用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述首先說明的是該變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，由檢測單元A、低頻功率 發(fā)生單元B和輸出變壓器C構(gòu)成，檢測單元A與電網(wǎng)連接，檢測電網(wǎng)的電 壓和電流信號，同時檢測輸出變壓器C的電壓與電流；低頻功率發(fā)生單元B連接在檢測單元A與輸出變壓器C之間，對檢測的信號進行處理，產(chǎn)生觸發(fā) 的脈沖信號，并輸出抑制低頻震蕩所需的電流；輸出變壓器C也與電網(wǎng)連接， 一則將輸出變壓器C與電網(wǎng)隔離，二則進行電壓變換，保證安全的工作電壓。實施例l:如圖l所示檢測單元A與電網(wǎng)并接，檢測單元A由第一電流互感器la、第二電流互感器lb和電壓互感器2構(gòu)成，第一電流互感器la 與輸出變壓器C的一次側(cè)連接，用于檢測電網(wǎng)電流；第二電流互感器lb和 電壓互感器2與輸出變壓器C的二次側(cè)連接，用于檢測低頻功率發(fā)生單元B 的輸出電流和電網(wǎng)電壓。為了清楚地表示其構(gòu)造，僅給出了三相輸出變壓器C 的一相構(gòu)成電路，三相輸出變壓器C每相的二次側(cè)多繞組(繞組數(shù)N〉1)，每個 二次繞組分別經(jīng)接于逆變電路5輸出端的電感電容6連接逆變電路5，信號采集 電路3對電流、電壓信號進行隔離變換，數(shù)據(jù)處理及脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生電路4 在正常工作時(未檢測到低頻振蕩出現(xiàn))不產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，當檢測到低頻振蕩 出現(xiàn)時，產(chǎn)生消除低頻振蕩的觸發(fā)脈沖，通過向電網(wǎng)注入0.1 5.0Hz的反向低頻電流信號，使電網(wǎng)中低頻功率振蕩信號的傳播路徑切斷，來消除電網(wǎng)中的低頻 功率振蕩。該變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器可以單獨使用，用于消除電力系統(tǒng)的低頻功率 振蕩，也可以在消除電力系統(tǒng)的低頻功率振蕩的基礎(chǔ)上用于電網(wǎng)諧波濾除或作 為可控電抗器使用。當僅用于消除電力系統(tǒng)的低頻功率振蕩時，正常情況下(電 網(wǎng)無低頻功率振蕩)僅有檢測單元A在工作，當與逆變電路5并聯(lián)的電容電壓 等于設(shè)定值時，低頻功率發(fā)生單元B不在產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，此時輸出變壓器C由 于二次側(cè)無電流流過，相當于空載掛網(wǎng)運行；當檢測到電網(wǎng)低于低頻功率振蕩 發(fā)生時，低頻功率發(fā)生單元B的數(shù)據(jù)處理及脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生電路4根據(jù)檢測 到的低頻功率振蕩信號的大小及頻率，產(chǎn)生抑制低頻功率振蕩的調(diào)制信號，該 信號經(jīng)載波調(diào)制后驅(qū)動逆變電路5，通過逆變電路5的通、斷產(chǎn)生抑制低頻功率 振蕩所需的輸出變壓器C 二次側(cè)電流，進而改變一次側(cè)注入電網(wǎng)的低頻電流， 從而使電網(wǎng)中的低頻電流信號減小(當電力系統(tǒng)穩(wěn)定器功率不足時)或使電網(wǎng) 中的低頻電流信號不能向另一側(cè)傳送。當電力系統(tǒng)穩(wěn)定器同時具有其它功能時， 正常運行檢測單元A和低頻功率發(fā)生單元B正常工作，產(chǎn)生逆變電路5中的觸 發(fā)脈沖，輸出變壓器C二次側(cè)有電流流過，低頻功率振蕩發(fā)生時，輸出變壓器C 一次側(cè)的電流便在原工作電流的基礎(chǔ)上增加了消除低頻振蕩所需電流，接于逆變電路輸出端的電感電容6用于濾除高頻開關(guān)干擾信號。實施例2:如圖2所示輸出變壓器C串接與電網(wǎng)中，檢測單元A為與輸出變壓器C的一次側(cè)連接的第一電流互感器la。為了清楚地表示其構(gòu)造， 僅給出了三相輸出變壓器C的一相構(gòu)成電路，輸出變壓器C 二次側(cè)為單繞組 (N=l)，每個二次繞組分別經(jīng)接于逆變電路5輸出端的電感電容6連接逆變電 5路，信號采集電路3對電流、電壓信號進行隔離變換，數(shù)據(jù)處理及脈沖觸發(fā)信 號產(chǎn)生電路4在正常工作時(未檢測到低頻振蕩出現(xiàn))，僅產(chǎn)生作為可控電抗器 用于濾除高次諧波的觸發(fā)脈沖，當檢測到低頻振蕩出現(xiàn)時，產(chǎn)生消除低頻振蕩 及濾除高次諧波的觸發(fā)脈沖，從而切斷低頻振蕩信號的傳送路徑。同實施例1:輸出變壓器C串入電網(wǎng)除可以用于消除電力系統(tǒng)的低頻功率 振蕩外，也可以用作電網(wǎng)諧波濾除。當僅用于消除電力系統(tǒng)的低頻功率振蕩時， 在電網(wǎng)未出現(xiàn)低頻功率振蕩時，低頻功率發(fā)生單元B不產(chǎn)生觸發(fā)脈沖(使副邊 空載)或產(chǎn)生維持變壓器鐵芯內(nèi)基波磁通接近于零的觸發(fā)脈沖(以減小變壓器 基波壓降)；當檢測到電網(wǎng)低頻功率振蕩發(fā)生時，低頻功率發(fā)生單元B的根據(jù)檢 測到的低頻功率振蕩信號的大小及頻率，產(chǎn)生抑制低頻功率振蕩的調(diào)制信號， 該信號驅(qū)動逆變電路5，通過逆變電路5的通、斷產(chǎn)生抑制低頻功率振蕩所需的 輸出變壓器C二次側(cè)電流，進而改變輸出變壓器C一次側(cè)端電壓，當該端電壓 大小與低頻干擾源大小相等時，電網(wǎng)中的低頻振蕩電流信號便不再能進行傳輸。
權(quán)利要求1、一種變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，其特征在于由檢測單元(A)、低頻功率發(fā)生單元(B)和輸出變壓器(C)構(gòu)成，檢測單元(A)與電網(wǎng)連接，檢測電網(wǎng)的電壓和電流信號，同時檢測輸出變壓器(C)的電壓與電流；低頻功率發(fā)生單元(B)連接在檢測單元(A)與輸出變壓器(C)之間，對檢測的信號進行處理，產(chǎn)生觸發(fā)的脈沖信號，并輸出抑制低頻震蕩所需的電流；輸出變壓器(C)也與電網(wǎng)連接，一則將輸出變壓器(C)與電網(wǎng)隔離，二則進行電壓變換，保證安全的工作電壓。
2、 如權(quán)利要求1所述的變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，其特征在于檢測單元(A)與電網(wǎng)并接。
3、 如權(quán)利要求2所述的變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，其特征在于檢測單 元(A)由第一電流互感器(la)、第二電流互感器(lb)和電壓互感器(2) 構(gòu)成，第一電流互感器(la)與輸出變壓器(C)的一次側(cè)連接，用于檢測 電網(wǎng)電流；第二電流互感器(lb)和電壓互感器(2)與輸出變壓器(C)的 二次側(cè)連接，用于檢測低頻功率發(fā)生單元(B)的輸出電流和電網(wǎng)電壓。
4、 如權(quán)利要求1所述的變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，其特征在于檢測單 元(A)與電網(wǎng)串接，檢測單元(A)為與輸出變壓器(C)的一次側(cè)連接的 第一電流互感器(la)。
5、 如權(quán)利要求l或2或3或4所述的變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，其特征 在于低頻功率發(fā)生單元(B)由依次順接的信號采集電路(3)、數(shù)據(jù)處理 及脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生電路(4)、逆變電路(5)和逆變電路(5)輸出端的電 感電容(6)構(gòu)成，信號采集電路(3)將信號處理后，輸送給數(shù)據(jù)處理及脈沖 觸發(fā)信號產(chǎn)生電路(4)進行A/D轉(zhuǎn)換，跟蹤檢測電網(wǎng)頻率的變化，當電網(wǎng)出現(xiàn)低頻功率振蕩時，產(chǎn)生消除電網(wǎng)低頻功率振蕩的觸發(fā)脈沖，通過驅(qū)動逆變電 路(5)的通、斷來改變輸出電流的大小及頻率。
6、 如權(quán)利要求5所述的變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，其特征在于輸出變壓器(C)為三相變壓器或三個單相變壓器。
專利摘要本實用新型公開一種變電站用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，由檢測單元、低頻功率發(fā)生單元和輸出變壓器構(gòu)成，檢測單元與電網(wǎng)連接，檢測電網(wǎng)的電壓和電流信號，同時檢測輸出變壓器的電壓與電流；低頻功率發(fā)生單元連接在檢測單元與輸出變壓器之間，對檢測的信號進行處理，產(chǎn)生觸發(fā)的脈沖信號，并輸出抑制低頻震蕩所需的電流；輸出變壓器也與電網(wǎng)連接，一則將輸出變壓器與電網(wǎng)隔離，二則進行電壓變換，保證安全的工作電壓。本實用新型在電網(wǎng)出現(xiàn)低頻振蕩時，向電網(wǎng)注入0.1～5.0Hz的反向低頻功率，通過消除電力系統(tǒng)中的低頻電壓或低頻電流，切斷低頻振蕩信號的傳播路徑，從而消除由于系統(tǒng)弱阻尼而產(chǎn)生的頻率在0.1～5.0Hz范圍內(nèi)的低頻振蕩。
文檔編號H02J3/24GK201146389SQ20072009261
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者趙國生 申請人:河南索凌電氣有限公司